《新能源汽車驅(qū)動電機及控制技術(shù)》 課件 1.2 高壓線束檢測

新能源汽車電驅(qū)與控制技術(shù)項目一新能源汽車高壓供電控制系統(tǒng)項目二新能源汽車電驅(qū)系統(tǒng)

項目三新能源汽車電驅(qū)控制系統(tǒng)

項目四新能源汽車電驅(qū)熱管理系統(tǒng)與整車控制策略

任務(wù)一新能源汽車高壓系統(tǒng)基本組成認知任務(wù)二高壓線束檢測任務(wù)三高壓互鎖檢測任務(wù)四絕緣檢測任務(wù)五高壓供電控制系統(tǒng)檢測項目一新能源汽車高壓供電控制系統(tǒng)一、任務(wù)引入新能源汽車線束包括低壓線束和高壓線束。低壓線束的主要作用之一是對高壓系統(tǒng)進行控制并確保高壓系統(tǒng)正常運行；而高壓線束則是將各高壓總成連接成一個完整的高壓系統(tǒng)，構(gòu)成傳輸高壓電壓和電流的主回路，并用于完成驅(qū)動車輛及執(zhí)行一些舒適功能，也屬于高壓組件的一部分。因高壓線束是高電壓運行，因此檢修時必須特別小心，一定要熟悉高壓線束的結(jié)構(gòu)原理，并且嚴格遵守安全規(guī)定，按照維修說明操作。二、學(xué)習(xí)目標知識目標：掌握高壓線束的結(jié)構(gòu)和功能。掌握高壓線束的重要說明。技能目標：具有識別高壓線束在實車布置位置的能力。具有高壓線束檢測與更換的能力。職業(yè)素養(yǎng)目標：嚴格執(zhí)行新能源汽車檢修操作規(guī)范，養(yǎng)成科學(xué)嚴謹?shù)墓ぷ鲬B(tài)度。養(yǎng)成總結(jié)訓(xùn)練過程和結(jié)果的習(xí)慣，為下次訓(xùn)練積累經(jīng)驗。虛心向他人學(xué)習(xí)，尊重他人勞動。養(yǎng)成團結(jié)協(xié)作精神。嚴格執(zhí)行7S現(xiàn)場管理。三、知識空間新能源汽車高壓主回路由高壓電源、高壓負載、控制保護裝置及高壓線束四部分組成，高壓線束是車輛高壓系統(tǒng)各高壓總成部件之間的連接電路。高壓總成內(nèi)部連接電路一般采用排線（匯流排）連接，高壓總成外部連接電路則采用高壓線束連接。1.高壓線束概述高壓線束由高壓線纜和高壓連接器兩部分構(gòu)成，也是一個完整不可分割的總成組件。1.1高壓線束的特點與應(yīng)用高壓線束由一根或多根絕緣良好的高壓線纜及連接器組成，為一不可分割的總成部件，用于車輛高壓部件之間的連接，包括直流線束和交流線束。1.1高壓線束的特點與應(yīng)用高壓線束總成1.1高壓線束的特點與應(yīng)用高壓線束的主要功能是安全傳輸高壓電壓和電流。在很多混合動力汽車中，直流線束從汽車尾部(與動力蓄電池連接)一直延伸到車輛機艙蓋下方的變頻器上。大部分高壓線束都位于汽車底盤下，因此它能受到很好的保護，避免碰撞到路面帶來的損壞。而純電動EV和一些插電式PHEV安裝的動力蓄電池要大得多，往往要延長到車輛前部的位置，所以其高壓線束通常也會比混合動力汽車HEV中的短一些。高壓線束不屬于承重結(jié)構(gòu)。1.2高壓線束走向布置及劃分類型高壓線束布置應(yīng)注意以下事項：1）布線方案應(yīng)有助于避免不正確的安裝和錯誤的線束路線。2）走線應(yīng)避免形成大的電磁環(huán)。3）高低壓平行走線間隔須足夠，如果實際境況確實無法達到此要求，高低壓需相互垂直走線。4）車輛在發(fā)生碰撞情況下，須確保線束不會受到擠壓，以防線束破裂造成短路。1.2高壓線束走向布置及劃分類型對于車輛底部、輪艙濺水區(qū)，應(yīng)特別注意水和道路磨料會損壞線束。濺水區(qū)中的連接器應(yīng)進行裝袋防護。注意保護所有高壓線束，以防振動和磨損。用于固定線束的電纜夾應(yīng)穩(wěn)固地連接至設(shè)備或框架結(jié)構(gòu)以及線束上。線束應(yīng)遠離熱源(如發(fā)動機排氣管等)，如不能滿足要求，要保護所有線束，以抵抗輻射熱源，宜采用阻燃隔熱棉對線束進行包扎，或在線束附近增加隔熱板處理。1.2高壓線束走向布置及劃分類型同時由于高壓已經(jīng)超出人體安全電壓，不能象低壓系統(tǒng)一樣與車身進行搭鐵，高壓電回路必須嚴格執(zhí)行雙軌制，即不能利用車身搭鐵作為回路，必須使用專用回路，簡單來說就是高壓線纜不允許與車身相連接，否則容易引起觸電事故。2.高壓線纜高壓線纜即高壓線束的導(dǎo)線部分。2.1高壓線纜特性

考慮到電磁干擾的因素，整個高壓系統(tǒng)均全部包覆屏蔽層。目前國內(nèi)車型多采用屏蔽型單芯高壓線纜。電機、控制器及電池等高壓線纜的屏蔽層，須通過連接器連接到電池、電機控制器等總成的殼體，再與車身進行搭鐵連接。高壓線纜耐壓與耐溫等級的性能遠高于低壓導(dǎo)線。耐壓性能：乘用車耐高壓額定600V、商用車電壓可高達1000V；耐電流性能：根據(jù)高壓系統(tǒng)部件的電流量，可達250～400A；耐溫性能：耐高溫等級分為125℃、150℃和200℃不等，常規(guī)選擇150℃導(dǎo)線；低溫常規(guī)等級為-40℃。高壓部件帶有高壓互鎖人性化安全設(shè)計，貫穿整車所有高壓組件，拆卸前必須先斷開高壓互鎖裝置，由BMS、VCU執(zhí)行檢測和控制并進行高壓下電后才可執(zhí)行拆卸操作。2.2高壓線纜結(jié)構(gòu)新能源汽車高壓線纜采用單芯電纜，有非屏蔽和屏蔽之分。多采用屏蔽型銅質(zhì)單芯絕緣線纜，線纜由導(dǎo)體、絕緣、護套、屏蔽、鋁箔、包帶以及填充物等組成。導(dǎo)體材料多采用無氧銅線，柔韌性好且不易氧化；絕緣及護套常用材料有低煙無鹵交聯(lián)聚烯烴、硅橡膠材料、氟塑材料等。高壓線纜的截面為圓形，其護套顏色為橙色。2.2高壓線纜結(jié)構(gòu)新能源汽車用高壓電纜結(jié)構(gòu)3.高壓連接器高壓線束與總成之間的連接方式有固定連接和連接器連接兩種連接方式。固定連接即采用螺栓將接線端子（俗稱線鼻子）固定在接線板上的一種連接方式，如一些車輛的電機線束、動力蓄電池線束等。固定連接型高壓線束及接線端子3.高壓連接器高壓連接器應(yīng)用廣泛，高壓總成之間的連接都需要用到高壓連接器，高壓連接器非常重要。高壓連接器3.1高壓連接器的選型高壓連接器應(yīng)用選型時，需要根據(jù)部件使用環(huán)境(如溫度、濕度、海拔等)、安裝條件(振動條件、體積結(jié)構(gòu)、密封等級要求)、載流特性、成本核算等合理選擇產(chǎn)品。對高壓連接器的理想期望為產(chǎn)品安全防護等級較高、耐高溫、大載流、低功耗、抗油脂、體積小，輕量化、長壽命且低成本。3.1高壓連接器的選型常見國內(nèi)外電氣線束連接器主要參考標準3.2高壓連接器的安全防護高壓連接器的安全防護主要指電氣性能方面須滿足設(shè)計要求，如絕緣、電氣間隙、爬電距離、防呆、防觸指設(shè)計等符合規(guī)定要求。除了以上性能，應(yīng)用時還需重點關(guān)注連接器高壓互鎖、密封防護、電磁兼容性等性能。3.2.1高壓互鎖高壓互鎖(簡稱HVIL)是通過使用低壓電氣信號來監(jiān)視高壓系統(tǒng)連接完整性、連續(xù)性的一種安全設(shè)計方法，也可以作為蓋板打開的檢測。因為高壓互鎖回路是一個環(huán)形閉合回路，所以也可以稱為環(huán)形線，或者稱為安全線。有些品牌車型的維修開關(guān)也通過斷開互鎖線的方式來禁止高壓上電的，稱作連鎖塞或安全塞。3.2.1高壓互鎖高壓互鎖原理圖3.2.2高壓連接器的密封防護高壓連接器密封防護等級一般要求至少達到IP67，在汽車上一些特殊場合選型時甚至要求IP6K9K，以保證即使在高壓沖洗時也滿足使用要求。目前產(chǎn)品密封防護要求及驗證方法主要參考GBT4208-2017，把部件或連接器放置于水箱1m深處，以檢測其防護等級IP67是否通過，模擬車輛的實際工況。3.2.2高壓連接器的密封防護IP是IngressProtection的縮寫，IP等級是電氣設(shè)備外殼對異物侵入的防護等級。IP等級由2位數(shù)字組成，第1位數(shù)字表示固態(tài)防護等級，范圍是0-6，分別表示對從大顆粒異物到灰塵的防護。第2位數(shù)字表示液態(tài)防護等級，范圍是0-8，分別表示對從垂直水滴到水底壓力情況下的防護，數(shù)字越大表示能力越強。IP67的解釋是，防護灰塵吸入(整體防止接觸，防護灰塵滲透)，防護短暫浸泡(防浸)。3.2.2高壓連接器的密封防護防護等級第一位數(shù)字及定義3.2.2高壓連接器的密封防護防護等級第二位數(shù)字及定義3.2.3電磁兼容性電磁兼容性(ElectroMagneticCompatibility，簡稱EMC)是指設(shè)備或系統(tǒng)在其電磁環(huán)境中符合運行要求，并不會對其周圍環(huán)境中的任何設(shè)備產(chǎn)生無法忍受的電磁干擾的能力。因此，EMC包括兩個方面的要求：一方面是指設(shè)備在正常運行過程中對所在環(huán)境產(chǎn)生的電磁干擾不能超過一定的限值；另一方面是指電子器件對所在環(huán)境中存在的電磁干擾具有一定程度的抗擾度，即電磁敏感性。3.2.3電磁兼容性高壓線束設(shè)計時，要求連接器（也包括高壓部件）具備360°屏蔽層，通過屏蔽罩有效地和電纜屏蔽層連接，且可靠接地。屏蔽罩覆蓋整個連接器長度，以保證足夠的屏蔽功能，并盡量減小屏蔽界面之間的電阻。在產(chǎn)品生命周期內(nèi)，屏蔽連接接觸電阻＜10mΩ。對于由塑料制成的高壓連接器，屏蔽須用金屬面來實現(xiàn)。3.2.3電磁兼容性比亞迪-秦混合動力屏蔽裝置結(jié)構(gòu)示意圖3.3高壓連接器溫升與功耗高壓連接器超過規(guī)定使用溫度限值時，會因發(fā)熱降低安全特性，甚至失效損壞。造成連接器溫度升高的主要原因如下：（1）環(huán)境因素

布置位置為易受高溫影響或處于熱量集中的密封艙內(nèi)，選型時已經(jīng)對連接器的耐溫進行了考慮，維修時要注意檢查高壓有無與高溫部件存在接觸干涉現(xiàn)象。（2）連接器自身發(fā)熱

影響因素主要為插合接觸件的接觸電阻功耗發(fā)熱或壓接不良。3.3高壓連接器溫升與功耗接觸件受熱后將影響鍍層，或在接觸區(qū)域形成絕緣薄膜層，增大接觸電阻，進一步加劇升溫而形成惡性循環(huán)。連接器受熱超過限值，熱失效嚴重時線束燒毀，且將導(dǎo)致絕緣材料產(chǎn)生化學(xué)分解，降低絕緣性能，嚴重時有可能出現(xiàn)連接器正負極柱間因絕緣材質(zhì)熱熔后擊穿短路現(xiàn)象，會出現(xiàn)燃燒著火事故，維修時應(yīng)注意及時檢查（端子是否有燒蝕、接觸電阻、溫度）。3.3高壓連接器溫升與功耗連接器接觸電阻限值大眾VW80834標準對照表3.3高壓連接器溫升與功耗連接器線纜壓接完整后，接觸電阻計算公式：Rtotal=Rcrimp1+Rcontact+Rcrimp2端子接觸電阻組成示意圖3.4高壓連接器結(jié)構(gòu)特點高壓連接器也稱作高壓接插件，由插頭和插座兩部分組成，包括端子和殼體。插座固定在高壓總成殼體上，端子在總成內(nèi)與排線相連；插頭與高壓線纜構(gòu)成高壓線束總成，端子在插頭殼體內(nèi)與高壓線纜相連。3.4高壓連接器結(jié)構(gòu)特點高壓連接器基本結(jié)構(gòu)3.4.1連接器端子連接器插座端子一般為針式，通常稱作“公”端子；插頭端子一般為孔式，通常稱作“母”端子。但也存在相反情況，如充電座端子為母端子，而充電槍端子為公端子。3.4.1連接器端子片簧式冠簧式扭簧式高壓連接器母端子結(jié)構(gòu)上主要有開片式、冠簧式、扭簧式等類型。3.4.1連接器端子充電座端子充電槍端子3.4.1連接器端子高壓連接器公端子多為柱式或片式結(jié)構(gòu)，材質(zhì)多采用銅質(zhì)。裸露的公端子采用深埋式結(jié)構(gòu)，端子周圍加絕緣材料，高出端子高度部分加塑料帽，為防觸指設(shè)計。公端子結(jié)構(gòu)3.4.1連接器端子連接器端子鍍層一般選擇接觸電阻較低的銀。不同廠家的產(chǎn)品鍍層厚度各不相同，選用時需考慮不同的適用場合。若使用或維護不當(dāng)，充電連接器端子局部鍍層將磨損嚴重，出現(xiàn)“漏銅”現(xiàn)象，使用中將產(chǎn)生銅銹，導(dǎo)致有效的載流面/點減少、易銹蝕而增大接觸電阻。3.4.2高壓連接器殼體連接器的殼體主要包括定位裝置和鎖止裝置。定位裝置保證插頭正確安裝方向，避免端子連接錯序，若安裝方向錯誤插頭是裝不上的；鎖止裝置是用來固定插頭，保證插頭插座的可靠連接，避免插頭插座分離松脫。高壓連接器因為涉及到高壓電，對插頭的定位和鎖止要求更高，盡管具有防呆、防觸指等安全設(shè)計，但在檢修作業(yè)時要注意觀察連接方式和安裝方向，拆卸和安裝插頭必須嚴格按照維修手冊要求進行。3.4.2高壓連接器殼體扁平高壓插頭：某些高壓組件插頭上有單獨的高壓互鎖回路插頭，在松開高壓插頭前，必須首先松開高壓互鎖回路插頭。高壓互鎖回路插頭松開鎖止機構(gòu)拔出高壓插頭3.4.2高壓連接器殼體1-屏蔽端子2-主端子3-端子殼體4-連接器殼體5-互鎖端子高壓連接器插座3.4.2高壓連接器殼體圓形高壓插頭：高壓線束的插頭位于組件高電壓接口上且已鎖止。拆卸時必須向箭頭方向?qū)蓚€鎖止元件壓到一起，這樣可以松開高壓插頭機械鎖止件。重新連接高壓插頭時無須將鎖止元件壓到起，只需將插頭縱向推到插座上即可。此時必須確保鎖止元件卡入(聽到咔嗒聲)。圓形高壓連接器（①插頭②插座）3.4.2高壓連接器殼體圓形高壓插頭拆卸方法3.4.2高壓連接器殼體①-高壓線纜②④-鎖止機構(gòu)③-外殼⑤⑨-互鎖端子⑥-屏蔽罩（端子）⑦⑩-高壓端子⑧-插頭定位標記圓形高壓連接器插頭3.4.2高壓連接器殼體如果維修時更換高壓組件，組裝時必須注意：規(guī)定重新建立高壓組件殼體與車輛接地之間的導(dǎo)電連接（即殼體搭鐵，必要情況須通過等電位補償線再次搭鐵）。必須嚴格遵守維修說明(緊固力矩等要求)。此外還必須由第二個維修人員檢查維修工作(正確的緊固力矩和正確接觸裸露金屬)并在維修工單上進行書面記錄。3.5高壓連接器壽命與成本對于連接器性能壽命要求，大眾汽車標準中規(guī)定：乘用車開發(fā)項目必須保證全功能能力生命周期至少15年或300000km(≥8000h動作+30000充電)，商用車須保證至少15年或1000000km。3.6手動維修開關(guān)手動維修開關(guān)（MSD）：新能源汽車檢修時，為了確保人車安全，通過手動的方式直接斷開電池包內(nèi)部高壓電路，從而切斷高壓系統(tǒng)的電源輸出，也稱作安全塞或高壓維修開關(guān)，是一種特殊的高壓連接器。手動維修開關(guān)3.6手動維修開關(guān)結(jié)構(gòu)特點：1）插頭內(nèi)部有高壓端子，能夠直接控制高壓導(dǎo)線的連接，是高壓回路的一部分，是在關(guān)鍵時刻能夠?qū)崿F(xiàn)高壓系統(tǒng)電氣隔離的執(zhí)行部件。2）插頭內(nèi)部設(shè)置一定容量的熔絲，可以起到短路保護的作用。3）插座內(nèi)部有互鎖線或有控制互鎖回路通斷的開關(guān)，當(dāng)拔下維修開關(guān)插頭時，已經(jīng)先于高壓端子切斷了互鎖回路，使高壓下電，避免了高壓端子帶電分離而產(chǎn)生電弧。3.6手動維修開關(guān)《電動客車安全技術(shù)條件》第4.4.4條要求：可充電儲能系統(tǒng)應(yīng)安裝維修開關(guān)和熔斷器。SAE標準里面推薦了手動維修開關(guān)(MSD)的功能：打開時斷開電池系統(tǒng)高壓輸出端子之間的任何電壓；在MSD斷開后5s（部分品牌車型需3～15min以上，與薄膜電容放電方式有關(guān)）內(nèi)，所有電池外部高壓端子的測量電壓應(yīng)小于60V（安全電壓）DC。通常，MSD放置的位置是電池包的外箱或集成在高壓配電盒(PDU)上。如果在商用車上，涉及多個電池包的話，可能會用到多個MSD。MSD的啟用條件：在車輛進行大的檢修、保養(yǎng)或更換其核心部件涉及高壓部分時，為了保證人和車的安全，需要拔掉MSD維修開關(guān)插頭，使高壓下電。該器件在平時就是起個橋接電流的作用，用到的時候很少，但很關(guān)鍵。3.6手動維修開關(guān)MSD既包含了高壓連接器的屬性，也具有熔斷器的作用。密封防護等級為P67，很多車企已經(jīng)開始使用更高的要求，如要求達到IP6K9K。MSD不具備通用性：在MSD上尚未統(tǒng)一標準，故不同品牌的MSD是配套選擇使用，不通用。MSD對插拔次數(shù)要求比較少，一般在50～100次(廠商一般給出的機械壽命為500～1000次)。在正常情況下，一輛純電動汽車每年檢修2～3次，插拔次數(shù)足以滿足整車生命周期使用。四、任務(wù)實施1.任務(wù)準備安全防護：做好安全防護與場地隔離(車內(nèi)外三件套、車輪擋塊、警示標志及隔離帶等)。工具設(shè)備：舉升機、人身安全防護套裝、絕緣工具套裝、常規(guī)工具套裝。車輛臺架：（1）比亞迪e5分控聯(lián)動系統(tǒng)(行云新能INW-EV-E5-FL)；比亞迪e5教學(xué)版整車。（2）豐田卡羅拉雙擎混動整車。輔助資料：教材、維修手冊、任務(wù)工單、記號筆。2.操作步驟注意：在操作前應(yīng)首先做好場地安全防護、車輛安全防護、人身安全防護等各種防護措施，并執(zhí)行進行高壓下電程序，在等待5分鐘（或10分鐘）后再進行動手操作。1.比亞迪e5高壓線束拆檢該線束從電池包輸出，連接至高壓電控總成，為高壓直流線束。若線束固定卡箍被拆除，安裝時必須更換新的并可靠固定（以下同）。老款高壓電控總成為四合一，新款高壓電控總成為三合一，線束連接方式由固定連接變?yōu)檫B接器連接。老款車型高壓電控端采用固定連接方式，應(yīng)從電控殼體的線束端子安裝孔蓋處，將線束端子壓接螺栓拆除并拔出高壓線束。拆卸線束時應(yīng)正確解除連接器鎖止機構(gòu)。先拆除電池包連接端并使用兆歐表對線束進行絕緣檢測（原因是不允許使用兆歐表對電池包進行絕緣檢測）。然后再拆除電控總成端連接器，拆除線束固定卡箍，將線束從固定位置取下，去除波紋管，觀察線束外觀，使用萬用表檢查兩根線纜有無短路和斷路。電池包與高壓電控總成連接線束1.比亞迪e5高壓線束拆檢老款車型高壓電控總成與電機高壓線束從高壓電控總成四合一輸出，連接至電機端輸入，為三相交流高壓線束，采用線鼻子固定連接；新款比亞迪e5高壓電控總成采用三合一結(jié)構(gòu)，而電機更換成另外一個三合一動力總成，該線束更換成高壓直流線束，并采用連接器連接。在只拆除一端連接器的情況下進行使用兆歐表進行絕緣檢測。然后再拆除另一端連接器拆除，拆除線束固定卡箍，將線束取下，檢查外觀。使用萬用表檢查測量各項電阻值。高壓電控總成與驅(qū)動電機連接線束1.比亞迪e5高壓線束拆檢檢測充電口高壓端子與車身地之間的絕緣電阻（嚴禁檢測低壓端子）。拔下高壓電控總成連接器，取下各固定卡箍，檢查線束外觀。使用萬用表檢查測量各項電阻值。高壓電控總成與交流充電口連接線束1.比亞迪e5高壓線束拆檢檢測高壓端子與車身地之間的絕緣電阻（嚴禁檢測低壓端子）。拔下高壓電控總成連接器，取下各固定卡箍，檢查線束外觀。使用萬用表檢查測量各項電阻值。高壓電控總成與直流充電口連接線束1.比亞迪e5高壓線束拆檢拔下高壓電控總成連接器，檢測各高壓端子與車身地之間的絕緣電阻。拔下壓縮機電機控制器連接器，取下各固定卡箍，檢查線束外觀。使用萬用表檢查測量各項電阻值。高壓電控總成與電動空調(diào)壓縮機連接線束1.比亞迪e5高壓線束拆檢拔下高壓電控總成連接器，檢測各高壓端子與車身地之間的絕緣電阻。拔下PTC控制器連接器，取下各固定卡箍，檢查線束外觀。使用萬用表檢查測量各項電阻值。高壓電控總成與PTC連接線束2.豐田卡羅拉雙擎混動高壓線束拆檢2.豐田卡羅拉雙擎混動高壓線束拆檢電池包與逆變